鯊魚的XY性染色體起源于1.8億年前

西南大學生命科學學院教授徐洛浩團隊重構了軟骨魚類及有頜脊椎動物的染色體演化歷史，獲取了首個軟骨魚類高質量Y染色體序列，發現鯊魚的XY性染色體起源于其共同祖先，距今1.8億年前。7月11日，相關研究成果發表在《細胞基因組學》上。

實驗分析了6種軟骨魚，大白鯊是其中一種。張帆攝

性染色體在許多脊椎動物類群中穩定存在，是遺傳性別決定的物質基礎。鯊魚作為有頜脊椎動物的關鍵基干類群，對重構脊椎動物演化歷史也具有重要作用。近期的細胞遺傳學分析提示，鯊魚染色體的形態與構成可能保留了脊椎動物祖先特征，但仍缺乏直接證據。

徐洛浩表示，該研究組裝了一條雄性條紋斑竹鯊的兩個單倍型基因組，其中每個單倍型基因組的大小約為5Gb，是目前已發表的最大的軟骨魚基因組。根據系統發育分析顯示，鯊魚的共同祖先和鰩魚大約在2.37億年前分化，而須鯊目大約在1.81億年前從其他鯊魚中分化出來。

課題組通過比較6種軟骨魚類染色體級別基因組，重構了軟骨魚類及有頜脊椎動物的染色體演化歷史。他們發現，條紋斑竹鯊的大部分微染色體（18/21）與雞的微染色體存在共線關系，這意味著軟骨魚和硬骨脊椎動物可能具有共同的微染色體起源，進一步推斷出有頜類脊椎動物的祖先可能具有18對微染色體，軟骨魚類的祖先可能具有46對染色體。

細胞學實驗結果顯示，斑竹鯊的XY染色體高度分化。研究利用生物信息分析鑒定了條紋斑竹鯊的XY性染色體，通過FISH等實驗驗證了Y染色體。研究發現，條紋斑竹鯊的Y染色體高度退化，丟失了絕大部分基因。“我們鑒定了性染色體上的一個年輕演化斷層，利用ZBTB39基因的系統發育分析提示該物種而非染色體進行聚類，表明該演化斷層是在各個鯊魚類群中獨立起源的。”西南大學博士生吳佳宏說。

此外，該研究揭示了所有鯊魚共享XY性別決定系統，這表明鯊魚的性染色體至少在1.81億年前已經分化形成。這是目前已知的脊椎動物最古老的性染色體系統之一。

該研究還首次揭示了鯊魚性染色體缺乏全局劑量補償，演化出了gene-by-gene的局部劑量補償機制。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.xgen.2024.100607